3.6.1. Đánh giá
Đại lƣợng\Tham số OF0 ETX
Mức độ tiêu thụ năng lƣợng(%) 4.7 3.7
Độ trễ mạng (s) 1.0 0.8
Tỷ lệ truyền gói tin (%) 88 92
Bảng 3.2: So sánh hàm mục tiêu OF0 và ETX
Bảng thống kê các đại lƣợng khi sử dụng 2 hàm mục tiêu OF0 và ETX. Hàm mục tiêu ETX có độ trễ mạng, mức tiêu thụ năng lƣợng và tỷ lệ truyền gói tin tốt hơn hàm OF0. Do đó hàm mục tiêu ETX thích hợp cho giao thức định tuyến trong mạng cảm biến năng lƣợng thấp.
Tham số DIO Interval Minimum ảnh hƣởng đến tất cả các đại lƣợng hiệu suất hàm mục tiêu của giao thức định tuyến. Giá trị của tham số thay đổi làm thay đổi: Thời gian thiết lập mạng từ 155 giây còn 19 giây (Hình 3.5); Lƣu lƣợng mạng từ 145000 gói tin còn 1900 gói tin (Hình 3.6); Mức tiêu thụ năng lƣợng từ 6,5 xuống còn 2,5% (Hình 3.7); Độ trễ trung bình của mạng từ 3,5 xuống còn 1,7 giây (Hình 3.8); Tỷ lệ truyền gói tin tăng từ 48% lên 77%. Giá trị phù hợp của tham số DIO Interval Minimum là 12.
Mặc dù tham số DIO Doubling Interval không ảnh hƣởng đến thời gian thiết lập mạng, độ trễ và tỷ lệ truyền gói tin nhƣng có ảnh hƣởng rất lớn đến lƣu lƣợng và mức độ tiêu thụ năng lƣợng của mạng cảm biến. Cần lựa chọn DIO Doubling phù hợp để lƣu lƣợng mạng ổn định, từ 7 đến 16. Khi đó lƣu lƣợng mạng giảm từ 10000 xuống còn 1700 gói tin (Hình 3.11); mức tiêu thụ năng lƣợng từ 3,2 xuống 2,5% (Hình 3.7). Giá trị phù hợp của tham số DIO Doubling Interval là 16.
Tham số Duty Cycling Interval cũng rất quan trọng đối với các đại lƣợng hiệu suất, đặc biệt là mức tiêu thụ năng lƣợng. Cùng một thời điểm có nhiều node truyền dữ liệu sẽ làm tăng lƣu lƣợng mạng và tỷ lệ truyền gói tin giảm.
Nếu tần suất các ứng dụng gửi thông điệp cao sẽ làm tăng mức tiêu thụ năng lƣợng, tăng tỷ lệ mất gói tin, tăng thời gian thiết lập mạng. Giá trị thích hợp của tần suất ứng dụng gửi thông điệp là 16.
3.6.2. Khuyến nghị
Qua mô hình mô phỏng và phân tích đánh giá các số liệu, hiệu năng của giao thức định tuyến RPL ảnh hƣởng của môi trƣờng bên ngoài và tham số bên trong. Mảng cảm biến năng lƣợng thấp dễ bị tổn hao, suy giảm do nhiều nguyên nhân khác nhau, do đó cần quản lý các nguyên nhân gây nhiễu đồng thời sử dụng năng lƣợng tối ƣu.
Hàm mục tiêu ETX đảm bảo giao thức định tuyến tối ƣu và nâng cao hiệu năng của các đại lƣợng: độ trễ, mức tiêu thụ năng lƣơng, tỷ lệ truyền gói tin. Khi giao thức định tuyến sử dụng ETX thì độ trễ trong mạng là 0,8 giây, tỷ lệ truyền gói tin là 92%, mức tiêu thụ năng lƣợng 3,7%. Giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây năng lƣợng thấp với hàm mục tiêu ETX quản lý các yếu tố suy giảm linh hoạt hơn.
Định tuyến là vấn đề quan trọng của mạng cảm biến không dây, nó thực hiện định tuyến, chuyển tiếp các gói tin và quyết định đến việc sử dụng nguồn năng lƣợng
thấp. Trong giao thức định tuyến cần tránh việc truyền lại và sử dụng lãng phí năng lƣợng. Hiệu năng của giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây ảnh hƣởng bởi các tham số DIO Interval, tần suất thông điệp ứng dụng, tỷ lệ kiểm tra kênh RDC. Các tham số này kết hợp với nhau giúp cho thời gian thiết lập mạng cảm biến nhanh hơn, thích hợp sử dụng cho các mạng không có độ trễ. Do đó việc lựa chọn giá trị phù hợp của các tham số sẽ nâng cao hiệu năng của giao thức định tuyến trong mạng cảm biến không dây.
Giao thức định tuyến RPL trong mạng cảm biến không dây năng lƣợng thấp với hỗ trợ IPv6 là một giao thức định tuyến mới , hỗ trợ cả định tuyến lên (upward) và định tuyến xuống (downward). Nhiệm vụ của giao thức RPL là cung cấp đƣờng đi tốt nhất và sử dụng các nguồn tài nguyên ở mức thấp của mạng cảm biến một cách hiệu quả. Hàm mục tiêu OF0 sử dụng các bƣớc nhảy trong việc định tuyến còn ETX dựa vào các trạng thái của liên kết để định tuyến chọn đƣờng đi tốt hơn. Việc cấu hình các tham số giúp nâng cao hiệu năng của giao thức RPL. Do đó mạng cảm biến không dây sử dụng giao thức định tuyến RPL với hàm mục tiêu ETX đƣợc ứng dụng thích hợp cho các lĩnh vực: tự động hóa trong gia đình, tự động hóa công nghiệp, mạng cảm biến năng lƣợng thấp...
Tuy nhiên, vấn đề định tuyến trong mạng cảm biến không dây cũng còn cần giải quyết nhiều vấn đề nhƣ các node di động, đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến RPL với hệ thống mạng có số node dày đặc...
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
1. Kết luận
Trong luận văn, tôi đã trình bày kiến thức cơ sở về mạng cảm biến không dây ; trình bày những khái niệm tổng quan về một giao thức định tuyến mới và hiện đang trong quá trình nghiên cứu, phát triển: RPL – Routing Protocol for Low Power and Lossy Network, tìm hiểu về hàm mục tiêu OF0 và ETX, từ đó đã tiến hành mô phỏng RPL trên hệ điều hành Contiki bằng công cụ Cooja, đánh giá hiệu năng giao thức định tuyến RPL khi sử dụng hai hàm mục tiêu thông qua việc thay đổi các tham số DIO Interval Minimum, DIO Interval Doubling, Duty Cycling Interval và Frequency of Application Message.
Luận văn đã đƣa ra mô hình mô phỏng với số lƣợng node vừa đủ và đạt đƣợc một số kết quả đánh giá dựa trên các đại lƣợng : thời gian thiết lập mạng, mức độ tiêu thụ năng lƣợng, độ trễ, tỷ lệ truyền gói tin. Qua mô hình mô phỏng và phân tích đánh giá các số liệu, giao thức định tuyến RPL sử dụng hàm mục tiêu ETX tối ƣu hơn, nâng cao hiệu năng của mạng cảm biến không dây.
2. Hƣớng phát triển của luận văn
Trong quá trình mô phỏng và đánh giá luận văn đã phát sinh một số lỗi khi mô
phỏng với số nút lớn hơn, như lỗi tràn bộ đệm, nên khi mô phỏng với số nút lớn hơn
thì thời gian mô phỏng thực hiện không đủ để đánh giá kết quả. Số liệu thống kê dựa trên mô hình mô phỏng nên chƣa kiểm soát đƣợc các yếu tố tác động bên ngoài ảnh hƣởng đến hiệu năng của mạng cảm biến không dây nhƣ môi trƣờng, mức độ nhiễu, suy giảm tín hiệu.
Luận văn có thể phát triển theo hƣớng đánh giá hiệu năng của giao thức định truyến RPL cho mạng cảm biến không dây với hỗ trợ 6LoPAN ở mô hình thực tế. Đồng thời nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lƣợng và vấn đề an ninh cho mạng cảm biến không dây.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=17374, truy nhập lần cuối ngày 4/6/2010.
[2]. Đỗ Thị Tuyết, Nghiên cứu và mô phỏng giao thức định tuyến Pegasis trong
mạng cảm biến không dây, 5/2008.
[3]. Ngô Quang Anh, nghiên cứu chuẩn kết nối không dây ZIGBEE/IEEE
802.15.4, 2005.
Tiếng Anh
[4]. http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-roll-home-routing-reqs-11, truy nhập lần cuối ngày 4/6/2010.
[5]. http://tools.ietf.org/html/rfc5673, truy nhập lần cuối ngày 4/6/2010. [6]. http://tools.ietf.org/html/rfc5548, truy nhập lần cuối ngày 4/6/2010.
[7]. Cisco Systems, ROLL Design Team, IETF ROLL WG, draft-ietf-roll-rpl-07, March 8, 2010.
[8]. T. Narten, IBM, E. Nordmark, Sun Microsystems, W. Simpson, Daydreamer, H. Soliman, RFC 4861 neighbor discovery for IP version 6 (IPv6), September, 2007.
[9]. http://www.newstar.vn/forum/showthread.php?t=973, truy nhập lần cuối ngày 4/6/2010.
[10]. SICS, Contiki handon, 2009.
[11]. http://www.sics.se/~adam/uip/uip-1.0-refman/, truy nhập cuối cùng ngày 3/6/2010.
[12]. Cisco Systems, ROLL Design Team, IETF ROLL WG, draft-ietf-roll-rpl- 00, August 3, 2009.
[13]. Zach Shelby, Carsten Bormann, 6LoWPAN: The Wireless Embedded
Internet, John Wiley & Sons, 2009.
[14]. Adam Dunkels, NiclasFinne, JoakimEriksson, ZhitaoHe, IP-based Sensor
Networking with Contiki.
[15]. Nicolas Tsiftes, Joakim Eriksson, and Adam Dunkels, Poster Abstract:
Low-Power Wireless IPv6 Routing with ContikiRPL. In Proceedings of ACM/IEEE IPSN'10.
[16]. J. Tripathi, J. C. de Oliveira, and J. P. Vasseur, “A performance evaluation
study of RPL: Routing Protocol for Low power and Lossy Networks” in Information
Sciences and Systems. (CISS), 2010 44th Annual Conference on, 2010
[17]. F. Osterlind, A. Dunkels, J. Eriksson, N. Finne, and T. Voigt, “Cross-Level
Sensor Network Simulation with COOJA” 2006
[18. Waltenegus Dargie and Christian Poellabauer, “Fundamentals of Wireless
Sensor Networks Theory and Practice”– 2011.
[19. Kazem Sohraby – Daniel Minoli – Taieb Znati “Wireless Sensor Network
Technology, Protocols and Appliactions” – 2007.
[20]. Anuj Sehgal, Jürgen Schönwälder, 6lowpan with uIPv6 in Contiki, 2011.
[21]. Anuj Sehgal, Programming IPv6 Wireless Sensor Networks with Contiki,
2010.
[22]. J. Hui, Compression Format for IPv6 Datagrams in 6LoWPAN Networks
(draft-ietf-6lowpan-hc-06), October 5, 2009.
[23]. Jonathan Hui - RPL Author Team, RPL: IPv6 Routing Protocol for Low
Power and Lossy Networks (draft-ietf-roll-rpl-04, 10/2009.
[24]. T. Winter, P. Thubert, A. Brandt,…, RPL: IPv6 Routing Protocol for Low
power and Lossy Networks (draft-ietf-roll-rpl-19), September 14, 2011.
[25]. Thiemo Voigt, Fredrik Osterlind, Adam Dunkels, Contiki COOJA Hands-
on Crash Course: Session Notes, July 2009.
[26]. Ana de Pablo Escola “Development of a wireless sensor network with
6LoWPAN support” July 10th